[0076] 4):当Vw < Vt且PeS PJ寸：将模块化风力发电机切换到最大功率跟踪控制模式运 行，期望发电功率Pg=Pa;同时，闭合蓄电池的放电回路开关KB。，直至蓄电池的S0C〈0.2;
[0077] 并且策略1、2、3和4中始终闭合蓄电池的充电回路开关KBi，直至蓄电池的SOC = 1; 始终闭合负荷接入的回路投切开关Ku直至蓄电池的S0C〈0.2。
[0078] 判断策略1-6可以总结如表1。
[0079] 表 1
[0080]
[0081] 如图4所示，风轮机将可吸收风功率Pa输送给模块化风力发电机，模块化风力发电 机发出的电功率Pe经过模块化功率变换器形成负荷的用电功率Pl和蓄电池的充电功率Pb， 其中P B=IBfUBf。当Pe3不足够大时，蓄电池放电输出电功率;当SOC过小时，切断用电负荷。
[0082] 发电能量管理智能体将最优发电与用电配置指令传送给发用电执行智能体。在发 用电执行智能体内部存储相关参数，并嵌入负荷功率跟踪控制、恒功率控制、最大功率跟踪 控制和蓄电池充电控制程序，根据发电能量管理智能体给出的最优发电与用电配置指令进 行程序的切换调用。同时，驱动图4中的充电、放电和负荷投切开关的通与断，以完成机组的 发电、充电和用电管理；驱动图2中故障发电相编号集Z{ Zl}*对应的常闭可控开关105断 开，使得模块化风力发电机故障相与模块化功率变换器对应相整流桥电路电气隔离，以完 成模块化风力发电机的容错发电管理。
[0083] S3:系统控制执行的具体步骤如下：
[0084] (1)发用电执行智能体执行最优发电与用电配置指令；
[0085] (2)蓄电池、模块化风力发电机和模块化功率变换器接收发用电执行智能体的数 据信息并执行相应指令。
[0086] 根据以上步骤，本系统完成模块化风力发电机组的容错发用电能量管理，模块性 尚，适用性强。
[0087] 上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局 限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和 环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改 动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附 权利要求的保护范围内。
【主权项】
1. 一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统，其特征在于:包括气象采集模块、 电参数信号采集模块、模块化风力发电机(1)、模块化功率变换器(2)和蓄电池，所述模块化 风力发电机（1)、模块化功率变换器(2)和蓄电池均与电参数信号采集模块相连，还包括系 统控制智能体(3)，所述系统控制智能体(3)与气象采集模块、电参数信号采集模块、模块化 风力发电机(1)、模块化功率变换器(2)和蓄电池均相连。2. 根据权利要求1所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统，其特征在 于:所述系统控制智能体(3)包括风功率测评智能体、发电故障诊断智能体、发电能量管理 智能体、发用电测评智能体和发用电执行智能体;所述风功率测评智能体与气象信息采集 模块相连;所述发电故障诊断智能体和发用电测评智能体均与电参数信号采集模块相连； 所述风功率测评智能体、发电故障诊断智能体和发用电测评智能体均与发电能量管理智能 体相连;所述发电能量管理智能体与发用电执行智能体相连;所述发用电执行智能体与蓄 电池、模块化风力发电机（1)和模块化功率变换器(2)均相连;所述各智能体均包括数字微 处理器、内部数据信息通信接口和外部物联网无线通讯接口；所述外部物联网无线通讯接 口和系统外部智能设备相连。3. 根据权利要求1所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统，其特征在 于:所述电参数采集模块包括安装于模块化风力发电机（1)各发电相整流侧上的电压和电 流测量电路、安装于负荷接入侧母线上的电压和电流测量电路、安装于蓄电池端口的电压 和电流测量电路、内阻测量电路以及温度测量电路;所述蓄电池的输出端口具有独立的充 电回路和独立的放电回路。4. 根据权利要求1所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统，其特征在 于:所述模块化功率变换器(2)中单相整流桥电路的数目与模块化风力发电机(1)的相数相 同，所述模块化功率变换器(2)中各单相整流桥电路输出端电压串联连接。5. 根据权利要求4所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统，其特征在 于:所述模块化功率变换器(2)每个相整流桥电路的输入端和模块化风力发电机(1)每个相 发电绕组的输出端之间均连接有常闭可控开关。6. -种如权利要求1~5任意一项所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理 系统的控制方法，其特征在于:包括信息采集、接收数据并分析和系统控制执行三个步骤， 所述接收数据并分析的具体步骤如下： S1:首先风功率测评智能体接收来自气象信息采集模块的数据，分析计算出瞬时风速 Vw、可吸收风功率Pa; 发电故障诊断智能体接收来自电参数信号采集模块的数据，分析计算出模块化风力发 电机(1)的可发电容量系数kF和故障发电相编号集Z{zi}; 发用电测评智能体接收来自电参数信号采集模块的数据，分析计算出模块化风力发电 机(1)的瞬时发电功率Pe、负荷功率Pl、蓄电池的SOC、蓄电池的预期充电电流IBf和电压UBf; S2:然后发电能量管理智能体根据上述三个智能体传来的数据信息，分析计算出最优 发电与用电配置指令，并将该指令传送给发用电执行智能体。7. 根据权利要求6所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统的控制方 法，其特征在于:所述系统控制执行步骤中的模块化风力发电机（1)包括三种工作模式，分 别为负荷功率跟踪控制模式、恒功率控制模式和最大功率跟踪控制模式。8. 根据权利要求6所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统的控制方 法，其特征在于:所述接收数据并分析步骤S2中的发电能量管理智能体分析计算出的最优 发电与用电配置指令包括:模块化风力发电机（1)运行在负荷功率跟踪控制模式、恒功率控 制模式和最大功率跟踪控制模式的切换指令、各控制模式的期望发电功率P g、故障发电相 编号集Z{Zl}、蓄电池的充电回路开关KBl以及蓄电池的放电回路开关K B。和负荷接入的回路 投切开关k的断开与闭合指令。9. 根据权利要求8所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统的控制方 法，其特征在于:所述接收数据并分析步骤S2中的发电能量管理智能体分析计算出的最优 发电与用电配置指令具体步骤如下： si:首先计算出动态额定发电模式切换风速阀点V, =^/i77vn，其中VN为模块化风力发电 机(1)的额定发电风速，以及预期用电总功耗Pc=Pl+Im UBf; S2:然后根据￥|、￥^匕、匕和50(：进行判断，形成最优发电与用电配置指令，其判断策略包 括： 1 :当Vw>VT且Pe>Pc时:模块化风力发电机（1 )切换到负荷功率跟踪控制模式运行，期望发 电功率pg = p。，同时断开蓄电池的放电回路开关Kb。； 2:当Vw>Vt且PJ寸:模块化风力发电机（1)切换到恒功率控制模式运行，期望发电功 率Pg = kFPEN，其中Pen为模块化风力发电机(1)正常态时的额定功率，同时闭合蓄电池的放电 回路开关Kb。，直至蓄电池的S0C〈0.2; 3:当Vw < VT且Pe>P。时:模块化风力发电机（1)切换到负荷功率跟踪控制模式运行，期望 发电功率?8 = ?。;同时，断开蓄电池的放电回路开关Kb。； 4:当Vw < Vt且P。时:模块化风力发电机(1)切换到最大功率跟踪控制模式运行，期望 发电功率Pg = Pa;同时，闭合蓄电池的放电回路开关Kb。，直至蓄电池的S0C〈0.2; 并且策略1、2、3和4中始终闭合蓄电池的充电回路开关KBi，直至蓄电池的SOC = 1;始终 闭合负荷接入的回路投切开关Ku直至蓄电池的S0C〈0.2。10. 根据权利要求6所述的一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统的控制方 法，其特征在于:所述发用电执行智能体驱动故障发电相编号集Z{ Zl}所对应的常闭可控开 关断开。
【专利摘要】本发明提供了一种模块化风力发电机组多智能体能量管理系统与方法，包括气象采集模块、系统控制智能体、电参数信号采集模块、模块化风力发电机、模块化功率变换器和蓄电池，发电能量管理智能体能够分析计算出最优发电与用电配置指令，并将该指令传送给发用电执行智能体执行，使得模块化风力发电机切换运行在负荷功率跟踪控制、恒功率控制和最大功率跟踪控制三种模式下，以实现模块化风力发电机组的发用电能量管理。本发明可使机组的发电容量能够自适应容错匹配，具有系统模块化程度高、利于维护升级，整机运行经济和可靠性高等优点。
【IPC分类】H02J3/32, H02J3/38
【公开号】CN105470989
【申请号】CN201610006146
【发明人】茅靖峰, 吴爱华, 吴国庆, 张旭东, 吴树谦, 张蔚, 张新松, 邱爱兵, 易龙芳, 朱建红
【申请人】南通大学
【公开日】2016年4月6日
【申请日】2016年1月5日